DE102015106822A1 - Motor drive with high boost / sustain thrust ratios - Google Patents

Motor drive with high boost / sustain thrust ratios Download PDF

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Alexander Weigand
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Abstract

Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, der mittels eines Feststofftreibsatzes angetrieben ist, umfassend einen Booster-Antrieb und einen Sustain-Antrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Sustain-Antrieb (1) im Boost-Motor (2) angeordnet ist.Motor drive, in particular rocket motor drive, which is driven by means of a solid propellant, comprising a booster drive and a sustain drive, characterized in that the sustain drive (1) in the boost motor (2) is arranged.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf einen Motorantrieb, insbesondere einen Raketenmotorantrieb gemäß dem Hauptanspruch. The present application relates to a motor drive, in particular a rocket motor drive according to the main claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Advantageous embodiments are laid down in the subclaims.

Die Erfindung geht dabei von Antriebstechnologien aus, die Röhren-Innenbrenner sowie Stirnbrenner aufweisen. Die Röhren-Innenbrenner werden dabei auch im deutschen Sprachraum allgemein als Booster bezeichnet; der allgemein gebräuchliche Sprachbegriff für die Stirnbrenner ist auch im deutschen Sprachraum Sustainer. The invention is based on drive technologies which have tube internal burners and front burners. The tube internal burners are also referred to as booster in German-speaking countries; The commonly used language term for the Stirnbrenner is also in German-speaking countries Sustainer.

Die vorliegende Erfindung geht von derartigen Boost/Sustain-Motoren aus, die in ihrem prinzipiellen Aufbau bekannt sind. Diese Antriebsart kombiniert zwei Arten von Antrieben, insbesondere für Raketenmotoren, wobei der Boost-Antriebsstrang für eine hohe Vortriebsbeschleunigung sorgt, während der Sustain-Antriebsstrang für einen weiteren kontinuierlichen Vortrieb bei reduzierter Schubkraft zuständig ist. The present invention is based on such boost / sustain motors, which are known in their basic structure. This type of propulsion combines two types of propulsion, especially for rocket engines, with the boost drivetrain providing high propulsion acceleration, while the Sustain drivetrain provides further continuous thrust at reduced thrust.

Ein solcher Boost/Sustain-Antrieb ist beispielsweise in dem amerikanischen Patent US 4,015,427 offenbart, aus dem sich die wesentlichen Teile des Antriebs sowie unter anderem auch die Art des Brennstoffs ergeben. Such a boost / sustain drive is for example in the American patent US 4,015,427 discloses, from which the essential parts of the drive and, among other things, the type of fuel arise.

Bei den Boost/Sustain-Motoren, die aufgrund ihrer Bau- und Wirkungsweise durch die Nutzung einer gemeinsamen Düse für die Boost- und die Sustainphase gekennzeichnet sind, lassen sich maximale Boost-Sustain-Schubverhältnisse von 6 bis 8 erreichen. The Boost / Sustain motors, which are characterized by their construction and mode of operation through the use of a common nozzle for the boost and the sustain phase, can achieve maximum Boost Sustain thrust ratios of 6 to 8.

Eine weitere Ausgestaltung eines solchen Antriebssystems ist in der europäischen Patentschrift EP 0 184 014 B1 beschrieben, die sich auf eine Treibsatzanordnung für einen Feststoff-Raketenmotor bezieht, bei dem ein zylinderförmiges Gehäuse mit einer zylinderförmigen Haupttreibladung und eine weitere Zündvorrichtung mit einer weiteren Zündtreibladung sowie deren räumliche Anordnungen in dem Gehäuse offenbart sind. Another embodiment of such a drive system is in the European patent specification EP 0 184 014 B1 which relates to a propellant assembly for a solid rocket engine in which a cylindrical housing with a cylindrical main propellant and another igniter with a further ignition propellant and their spatial arrangements are disclosed in the housing.

Die deutsche Patentschrift DE 44 22 195 offenbart ein Einspritzsystem für Hybridraketentriebwerke, bei denen ein Innenbrenner mit Feststofftreibstoff und eine flüssige Komponente, nämlich ein Oxidator, kombiniert werden. The German patent DE 44 22 195 discloses an injection system for hybrid rocket engines in which an internal burner is combined with solid fuel and a liquid component, namely an oxidizer.

Weiterhin geht die vorliegende Anmeldung von Raketenmotoren mit einer Doppelpulstechnologie aus, die etwa in Flugabwehr-Lenkflugkörpern der Anmelderin eingesetzt werden. Furthermore, the present application is based on rocket engines with a dual-pulse technology, which are used for example in the air defense missiles of the applicant.

Das Kernelement eines Doppelpulsmotors ist dabei die Möglichkeit, zwei Pulse in Abhängigkeit der jeweiligen Missionsanforderungen getrennt voneinander zu zünden. Technisch wird dies durch eine Pulstrennvorrichtung erreicht, die zwei separate Treibsätze in einer Brennkammer voneinander abschirmt. Hierdurch wird eine variable Zündzeitverzögerung in Abhängigkeit der Missionsanforderungen ermöglicht. Bei dieser Technologie sind zwei getrennte Treibsätze in einer Brennkammer. Die Trennung der Treibsätze erfolgt durch die Pulstrennvorrichtung. Es sind zwei unabhängige Zündsysteme vorhanden. Die Einzel-Pulsmotoren weisen damit unterschiedliche Abbrandcharakteristiken auf und sind nacheinander, das heißt in Linie, angeordnet. Es wird bei dieser Technologie eine gemeinsame Düse verwendet. The core element of a double pulse motor is the ability to ignite two pulses separately depending on the respective mission requirements. Technically, this is achieved by a pulse separator which shields two separate propellant charges in a combustor. As a result, a variable ignition delay is possible depending on the mission requirements. In this technology, there are two separate propellant charges in a combustion chamber. The separation of the propellant charges is carried out by the pulse separator. There are two independent ignition systems available. The individual pulse motors thus have different Abbrandcharakteristiken and are sequentially, that is arranged in line. This technology uses a common nozzle.

Dieser Stand der Technik beider Antriebsarten Boost/Sustain- und Doppelpulsvorrichtung weist als gemeinsames Merkmal die Verwendung einer gemeinsamen Düse auf. Die erzielbaren Boost/Sustain-Schubverhältnisse sind dabei durch die Boost/Sustain-Druckverhältnisse begrenzt. Notwendig wären – möchte man große Schubverhältnisse erzielen – sehr große unterschiedliche Massenflüsse. Diese kann man aber mit einem Triebwerk und mit einer Düse nicht bewältigen. This state of the art of both types of drive boost / sustain and double pulse device has as a common feature the use of a common nozzle. The achievable boost / sustain thrust ratios are limited by the boost / sustain pressure conditions. It would be necessary - if you want to achieve high thrust ratios - very large different mass flows. But you can not handle this with an engine and a nozzle.

Hierbei gelten für die Boostphase obere Druckgrenzen, die aufgrund der Brennkammerbelastung und Brennkammerbauweise verursacht sind und zum Beispiel einem operativen Druck von 200 bar entsprechen. Dies hat zur Folge, dass der Sustain-Treibsatz in erster Näherung bei einem Druck abbrennt, der dem geforderten Boost/Sustain-Schubverhältnis entspricht. So würde sich z.B. bei einem Verhältnis von 10 bei dem genannten Beispiel eines operativen Drucks von 200 bar ein Sustain-Druck von 20 bar ergeben. Bei solch relativ geringen Drücken sind die erzielbaren Leistungen, d.h. der spezifische Impuls, gering. Andererseits besteht die Gefahr, dass der Treibsatz schlecht anzündet oder sogar die Verbrennung stoppt. In this case, upper pressure limits, which are caused due to the combustion chamber loading and combustion chamber construction and correspond, for example, to an operating pressure of 200 bar, apply to the boost phase. As a result, the sustain propellant burns to a first approximation at a pressure that meets the required boost / sustain thrust ratio. So, for example, at a ratio of 10 in the said example of an operating pressure of 200 bar a sustain pressure of 20 bar result. At such relatively low pressures, the achievable powers, i. the specific impulse, low. On the other hand, there is a risk that the propellant ignites bad or even stops the combustion.

Der Wirkungsgrad von Doppelpulsmotoren ist selbst bei der Verwendung von komplexen Pulstrenn-Vorrichtungen, wie z.B. Berstmembranen, die beide „in line“-Einzelpulse physikalisch voneinander trennen, begrenzt; es können keine großen Boost/Sustain-Schubverhältnisse erzielt werden. Die Verwendung von Berstmembranen zur Pulstrennung führt zu teuren Lösungen. Zudem steigern sie die Komplexität des Motors und erhöhen die Motormasse. Weiterhin muss die geöffnete Berstmembran mit dem Raketenmotor verbunden bleiben, ohne dass mechanische Teile durch die Düse fliegen und diese, sowie die thermische Isolation der leergebrannten Erstpuls-Brennkammer beschädigen. The efficiency of twin-pulse motors is high even with the use of complex pulse separation devices, such as, e.g. Burst membranes that physically separate both "in line" single pulses are limited; no big Boost / Sustain thrust ratios can be achieved. The use of bursting membranes for pulse separation leads to expensive solutions. In addition, they increase the complexity of the engine and increase the engine mass. Furthermore, the opened bursting membrane must remain connected to the rocket motor without mechanical parts flying through the nozzle and damaging them, as well as the thermal insulation of the empty-fired first-pulse combustion chamber.

Ausgehend von diesen Eigenschaften, von Boost/Sustain-Motoren und Doppelpulsmotoren liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, Boost/Sustain-Schubverhältnisse deutlich zu erhöhen, wobei Bereiche von 10 bis hin zu 25 oder noch größer erreicht werden sollen. Based on these characteristics of boost / sustain motors and double pulse motors, the present invention is based on the technical problem of significantly increasing boost / sustain thrust ratios, with ranges from 10 to 25 or even greater being achieved.

Des Weiteren soll auf die Verwendung von aufwendigen Pulstrennvorrichtungen verzichtet werden können. Furthermore, it should be possible to dispense with the use of expensive pulse separation devices.

Ferner soll gewährleistet sein, dass der Treibsatz, der ein Feststofftreibsatz ist, gut anzündbar ist und die Verbrennung nicht zu stoppen droht. Furthermore, it should be ensured that the propellant, which is a solid propellant, is well flammable and the combustion does not threaten to stop.

Zudem soll die Motormasse im Vergleich zu diesem Stand der Technik geringer ausfallen. Ein weiteres Ziel ist, die Komplexität zu reduzieren. In addition, the engine mass should be lower compared to this prior art. Another goal is to reduce complexity.

Ein weiterer wünschenswerter Aspekt ist, die thermische Situation insbesondere während der lange andauernden Sustain-Phase zu verbessern, indem eine verbesserte thermische Isolation gegenüber typischerweise außen am Flugkörper angebrachten Bauteilen, wie z.B.: mechanisch befestigen Planken oder Leitsystemen, sog. strakes oder fins, elektrischen, elektronischen Fin-Aktuatorsystemen, Batterien und Kabeln oder sonstige Bauteilen erreicht wird. Another desirable aspect is to improve the thermal situation, especially during the long lasting sustain phase, by providing improved thermal insulation against components typically attached to the exterior of the missile, such as: mechanically fastened planks or guiding systems, so-called strakes or fins, electrical, electronic fin actuator systems, batteries and cables or other components is achieved.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Boost- und den Sustain-Motor jeweils einzeln über zwei getrennte Anzünder und zwei voneinander unabhängige Anzündsignale zu zünden, oder auch beide Motore zusammen über zwei getrennte Anzünder und ein gemeinsames Anzündsignal zu zünden. Another object of the invention is to individually fire the boost and sustain motors via two separate igniters and two independent igniter signals, or to ignite both motors together via two separate igniters and a common igniter signal.

Insbesondere soll eine kostenoptimierte Lösung zur Verfügung gestellt werden. In particular, a cost-optimized solution should be made available.

Gelöst werden diese verschiedenen Aufgaben mittels einer Vorrichtung nach dem Hauptanspruch. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen offenbart. These various objects are achieved by means of a device according to the main claim. Preferred embodiments are disclosed in the subclaims.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, den Boost-Antrieb und den Sustain-Antrieb funktional und wirkungsmäßig zu entkoppeln, dabei aber die räumliche Konfiguration beispielsweise eines Gehäuses für diese Antriebe zu nutzen und das Sustain-Triebwerk in das Boost-Triebwerk einzufügen, beide Triebwerke also gewissermaßen zu verschachteln. Das Sustain-Triebwerk mit dem niedrigeren Schub wird in das Boost-Triebwerk mit dem höheren Schub eingefügt, wobei die Einfügung ein Einsetzen, Einschieben oder dergleichen sein kann. An essential aspect of the invention is to decouple the boost drive and the sustain drive functionally and effectively, but to use the spatial configuration, for example, a housing for these drives and insert the Sustain engine in the boost engine, so both engines sort of nesting. The lower thrust sustain engine is inserted into the higher thrust boost engine, where the insertion may be insertion, insertion, or the like.

Weiterhin ist wesentlich, dass das Sustain-Triebwerk mit dem niedrigeren Schub mit einer eigenen, kleineren Düse versehen wird, während das Boost-Triebwerk ebenfalls über eine eigene Düse verfügt. So sind die beiden Triebwerke voneinander in Bezug auf die operativen Drücke während der Boost- und Sustainphase direkt entkoppelt. Furthermore, it is essential that the lower-thrust sustain engine be provided with its own smaller nozzle, while the boost engine also has its own nozzle. Thus, the two engines are directly decoupled from each other in terms of operating pressures during the boost and sustain phases.

Dies ermöglicht, die Brennkammer im Inneren dieser räumlichen Konfiguration schwächer auszulegen oder so auszulegen, dass der gewünschte Schub gewährleistet wird. Bei einem gewünschten Druck brennt dann das Triebwerk sehr effizient ab. Das äußere Boost-Triebwerk kann ebenfalls so gestaltet sein, dass es in einem vorteilhaften, vorzugsweise optimalen Bereich läuft. This makes it possible to design the combustion chamber inside this spatial configuration weaker or designed so that the desired thrust is ensured. At a desired pressure then the engine burns off very efficiently. The outer boost engine may also be designed to run in an advantageous, preferably optimal range.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist es deshalb, diese beiden Triebwerke jeweils mit einer eigenen Düse zu koppeln bzw. zu versehen. Beide Antriebe können also aneinander vorbei in separate Düsen abbrennen. An essential aspect of the invention is therefore to couple these two engines each with its own nozzle or to provide. Both drives can therefore burn past each other in separate nozzles.

Nach der Erfindung wird mithin ein hochfähiger integrierter Festtreibstoff-Motor, insbesondere Raketenmotor, zur Verfügung gestellt. Innerhalb des für die Antriebe vorgesehenen Gehäuses ist der Boost-Motor in Außenrichtung angeordnet. Der Boost-Motor verfügt über einen frei stehenden oder auch an der äußeren Booster-Brennkammerwand angebundenen Treibsatz, der als Röhreninnenbrenner mit relativ kleinem Web ausgebildet ist. According to the invention, therefore, a high-performance integrated solid propellant engine, in particular a rocket motor, is provided. Within the housing provided for the drives, the boost motor is arranged in the outer direction. The boost motor has a freewheeling or also connected to the outer booster combustion chamber wall propellant, which is designed as a tubular inner burner with a relatively small Web.

Im Inneren des Boosters ist der Sustain-Motor mit eigener Brennkammer angeordnet. Der Sustain-Antrieb verfügt über einen vorzugsweise im wesentlichen frei stehenden Stirnbrenner für den Sustain-Betrieb. Inside the booster, the Sustain engine with its own combustion chamber is arranged. The sustain drive has a preferably essentially free-standing front burner for sustain operation.

Beide Antriebe, das heißt Motoren, verfügen über ein eigenes Gasleitrohr und eine eigene Düse. Die Düse des Sustain-Antriebs kann dabei vorzugsweise baulich von der Düse des Boost-Antriebs umgeben sein. Insbesondere in diesem Fall werden zwei von einander getrennte Düsenöffnungen zur Verfügung gestellt. Both drives, ie motors, have their own gas pipe and their own nozzle. The nozzle of the sustain drive can preferably be structurally surrounded by the nozzle of the boost drive. In particular, in this case, two separate nozzle openings are provided.

Das Gasleitrohr und/oder die Düse sind dabei bevorzugt konzentrisch zueinander angeordnet. The Gasleitrohr and / or the nozzle are preferably arranged concentrically to each other.

Durch diese Konfiguration sind die Brennkammerdrücke komplett von den Boost/Sustain-Schubverhältnissen entkoppelt. With this configuration, the combustion chamber pressures are completely decoupled from the boost / sustain thrust ratios.

Die Anzündung der beiden Treibsätze erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines Anzünders, so dass der Sustainer in der relativ kurzen Boostphase mitbrennt. The ignition of the two propellant charges is preferably carried out by means of a lighter, so that the Sustainer mitbrennt in the relatively short boost phase.

Auf Basis der jeweiligen Leistungsanforderungen an die beiden Flugphasen kann eine Motorgeometrie dergestalt bewirkt werden, dass beispielsweise die Boost-Treibsatzlänge der Sustain-Treibsatzlänge entspricht. On the basis of the respective performance requirements for the two flight phases, a motor geometry can be effected in such a way that for example, the boost propellant length corresponds to the sustain propellant length.

Bei einer Ausgestaltung gemäß dieser vorerwähnten Konfiguration ist es auch möglich, eine einzige Teibstoffart für die Boost- und Sustainphase zu verwenden. Dies ermöglicht ein massen- und kostenoptimiertes Design. In an embodiment according to this aforementioned configuration, it is also possible to use a single kind of fuel for the boost and sustain phases. This enables a mass and cost optimized design.

Bei der Wahl von unterschiedlichen Treibstoffen für die Boost- und Sustain-Phase kann freilich eine noch höhere Flexibilität in der Boost/Sustain-Auslegung ermöglicht werden. When choosing different fuels for the boost and sustain phase, of course, even greater flexibility in the boost / sustain design can be achieved.

Durch diese Entkopplung der operativen Brennkammerdrücke von den Boost/Sustain-Schubverhältnissen während der Boost- und Sustain-Phase können hohe Boost-Sustain-Schubverhältnisse im Bereich von 10 bis hin zu 25 oder noch größer eingestellt werden. By decoupling the operational combustion chamber pressures from the Boost / Sustain thrust ratios during boost and sustain, high Boost Sustain thrust ratios ranging from 10 to 25 or even greater can be set.

Auf den Einsatz aufwändiger, bei Doppelpuls-Motoren eingesetzter Pulstrenn-Vorrichtungen kann verzichtet werden. On the use of elaborate, used in double pulse motors Pulse separation devices can be dispensed with.

Weitere Vorteile liegen in thermischer Hinsicht durch die Anordnung des Sustainers im Booster vor: die Luft in der leergebrannten und außenliegenden Booster-Brennkammer und in dem Booster-Gasleitrohr dient während der länger andauernden Sustain-Phase als thermische Isolation. Dies hat erhebliche Vorteile für typischerweise außen am Flugkörper angebrachte Bauteile, wie z.B. mechanische befestigte Strakes oder Fins, elektrische oder elektronische Fin-Aktuator-Systeme, Batterien, Kabel oder andere Bauteile. Further advantages are thermally due to the arrangement of the Sustainers in the booster: the air in the empty and external booster combustion chamber and in the booster Gasleitrohr serves as thermal insulation during the longer lasting sustain phase. This has significant advantages for components typically attached to the exterior of the missile, such as e.g. mechanical fastened strakes or fins, electric or electronic fin actuator systems, batteries, cables or other components.

Der Boost- und Sustain-Motor können mit einem externen Signal gleichzeitig angezündet werden, so dass auf komplexe Signalsteuerungen und Ansteuerungen, wie sie bislang erforderlich waren, verzichtet werden kann, so dass der Sustainer in der relativ kurzen Boost-Phase mitbrennt. The boost and sustain motors can be ignited simultaneously with an external signal, eliminating the need for complex signal controls and controls as previously required so that the sustainer burns in the relatively short boost phase.

Die Anzahl der Bauteile wird verringert, so dass auch das Gewicht der entsprechenden Gesamtvorrichtung reduziert wird. Dies bedeutet gleichermaßen auch raumoptimierte Vorteile. The number of components is reduced, so that the weight of the corresponding overall device is reduced. This also means space-optimized advantages.

Die Erfindung wird dabei anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels erläutert. The invention will be explained with reference to the following embodiment.

1 zeigt eine Prinzipskizze der Anordnung der beiden Antriebe in einer axialen Längsrichtung. 1 shows a schematic diagram of the arrangement of the two drives in an axial longitudinal direction.

Der Feststoff-Raketenmotor weist dabei einen Sustain-Motor 1 auf Dieser ist in dem Boost-Motor 2 angeordnet. The solid rocket motor has a sustain motor 1 This is in the boost engine 2 arranged.

Der Boost-Motor 2 mit der außen angeordneten Booster-Brennkammer 30 verfügt über einen freistehenden oder auch an der Booster-Brennkammerwand angebundenen Treibsatz 3. The boost engine 2 with the outside booster combustion chamber 30 has a freestanding or also connected to the booster combustion chamber wall propellant 3 ,

Der im Inneren des Boost-Motors 2 angeordnete Sustain-Motor 1 verfügt über eine eigene Brennkammer 10. Der Sustain-Motor 1 umfasst einen freistehenden Stirnbrenner 4 für den Sustain-Betrieb. The inside of the boost engine 2 arranged sustain motor 1 has its own combustion chamber 10 , The sustain engine 1 includes a freestanding forehead burner 4 for sustain operation.

An den Boost-Motor 2 schließt sich ein Gasleitrohr 5 an. An den Sustain-Motor 1 schließt sich ein Gasleitrohr 6 an. To the boost engine 2 closes a Gasleitrohr 5 at. To the sustain engine 1 closes a Gasleitrohr 6 at.

An das Gasleitrohr 5 des Boost-Motors schließt sich die eigene Boost-Düse 7 für den Boost-Motor an. An das eigene Gasleitrohr 6 des Sustain-Motors schließt sich die eigene Sustain-Düse 8 an. To the gas pipe 5 the boost engine closes its own boost nozzle 7 for the boost engine. To the own gas pipe 6 the sustain motor closes its own sustain nozzle 8th at.

Das Gasleitrohr 5 umfasst das Gasleitrohr 6 konzentrisch. Das jeweilige Gasleitrohr führt das Heisgas zur jeweiligen Düse hin. The gas pipe 5 includes the Gasleitrohr 6 concentric. The respective Gasleitrohr leads the hot gas to the respective nozzle.

Die Düse 8 des Stirnbrenners 4 verläuft dabei im Inneren der Düse 7. Die Düsen sind konzentrisch ausgestaltet, das heißt die Düse 8 verläuft innen während die Düse 7 um die Düse 8 herum angeordnet verläuft. The nozzle 8th of the forehead burner 4 runs inside the nozzle 7 , The nozzles are designed concentrically, that is, the nozzle 8th runs inside while the nozzle 7 around the nozzle 8th arranged around.

Die äußere Düse 7 ist entweder als Ringdüse oder über mehrere einzelne Düsenöffnungen, die am Umfang entlang um die zentral gelegene Düse des Sustain-Motors (Düse 6) verlaufen, ausgeführt. The outer nozzle 7 is either as an annular nozzle or over several individual nozzle orifices, which are circumferentially around the centrally located nozzle of the Sustain engine (nozzle 6 ), executed.

Durch das Zurverfügungstellen von zwei von einander getrennten Düsenöffnungen kann man jegliches Leistungsverhältnis der beiden Antriebe zueinander einstellen. By providing two separate nozzle openings one can adjust any power ratio of the two drives to one another.

Die beiden vorerwähnten Gasleitrohre 5, 6 verbinden also die beiden Brennkammern 30, 10 sowie die beiden Antriebe 2, 1 mit den beiden Düsen 7, 8. Durch diese Ausgestaltung kann zur Verfügung stehender Platz für andere Bauteile genutzt werden, z.B. für eine oder mehrere Steuereinheiten für Kontrollflächen. The two aforementioned Gasleitrohre 5 . 6 connect the two combustion chambers 30 . 10 as well as the two drives 2 . 1 with the two nozzles 7 . 8th , By this configuration, available space can be used for other components, eg for one or more control units for control surfaces.

Die Anzündung der beiden Treibsätze erfolgt mittels Anzünder 9a, 9b, so dass der Sustainer in der relativ kurzen Boost-Phase mitbrennt. The ignition of the two propellant charges by means of lighters 9a . 9b so that the Sustainer burns in the relatively short boost phase.

Der Anzünder 9a ist dem Boost-Motor zugeordnet, während der Anzünder 9b für den Sustain-Motor vorgesehen ist. The lighter 9a is assigned to the boost engine while the lighter 9b intended for the sustain engine.

In dem einen Betriebsmodus können beide Anzünder von einem gemeinsamen Zündsignal initiiert werden. In einem anderen Betriebsmodus können beide Anzünder getrennt von einander mit einem gewissen Zeitverzug initiiert werden. In the one mode of operation, both lighters may be initiated by a common ignition signal. In another mode of operation, both lighters can be initiated separately from each other with a certain time delay.

Im übrigen sind die Funktionsweisen, der Aufbau der vorerwähnten Bauteile des Boost-Motors, des Sustain-Motors, des Festtreibstoffs, der Brennkammerwände, der Gasleitrohre und der Düsen hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und werden deshalb in der vorliegenden Anmeldung nicht näher beschrieben. Ihre Ausgestaltung und Auswahl steht dabei im Belieben des Fachmanns, wobei dieser unter anderem die jeweiligen Missionsanforderungen berücksichtigen wird. Incidentally, the operation, the structure of the aforementioned components of the boost motor, the sustain motor, the solid propellant, the combustion chamber walls, the gas pipes and the nozzles are well known in the prior art and are therefore not described in detail in the present application. Their design and selection is at the discretion of the skilled person, which will take into account, among other things, the respective mission requirements.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Sustain-Motor Sustain engine
2 2
Boost-Motor Boost engine
3 3
Treibsatz für Boost-Motor Propellant for boost engine
4 4
Stirnbrenner front burner
5 5
Gasleitrohr Boost-Motor Gas pipe Boost engine
6 6
Gasleitrohr Sustain-Motor Gas duct Sustain engine
7 7
Düse Boost-Motor Nozzle boost engine
8 8th
Düse Sustain-Motor Nozzle sustain engine
9 9
Anzünder lighter
10 10
Brennkammer für Sustain-Motor Combustion chamber for Sustain engine
30 30
Brennkammer für Boost-Motor Combustion chamber for boost engine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4015427 [0005] US 4015427 [0005]
  • EP 0184014 B1 [0007] EP 0184014 B1 [0007]
  • DE 4422195 [0008] DE 4422195 [0008]

Claims (7)

Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, der mittels eines Feststofftreibsatzes antreibbar ist, umfassend einen Booster-Antrieb und einen Sustain-Antrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Sustain-Antrieb (1) im Boost-Antrieb (2) angeordnet ist. Motor drive, in particular a rocket motor drive, which can be driven by means of a solid propellant charge, comprising a booster drive and a sustain drive, characterized in that the sustain drive ( 1 ) in the boost drive ( 2 ) is arranged. Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sustain-Antrieb (1) eine eigene Brennkammer (10) und einen freistehenden Stirnbrenner (4) für den Sustain-Betrieb aufweist. Motor drive, in particular rocket motor drive, according to claim 1, characterized in that the sustain drive ( 1 ) a separate combustion chamber ( 10 ) and a freestanding forehead burner ( 4 ) for sustain operation. Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sustain-Antrieb (1) und der Boost-Antrieb (2) jeweils ein eigenes Gasleitrohr (5, 6) umfassen. Motor drive, in particular rocket motor drive, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sustain drive ( 1 ) and the boost drive ( 2 ) each have their own Gasleitrohr ( 5 . 6 ). Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sustain-Antrieb (1) und der Boost-Antrieb (2) jeweils eine eigene Düse (7, 8) aufweisen. Motor drive, in particular rocket motor drive, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sustain drive ( 1 ) and the boost drive ( 2 ) each have their own nozzle ( 7 . 8th ) exhibit. Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Düsen (7, 8) konzentrisch zueinander angeordnet sind. Motor drive, in particular rocket motor drive, according to claim 4, characterized in that the two nozzles ( 7 . 8th ) are arranged concentrically with each other. Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die operativen Drücke während der Boost- und Sustain-Phase von den Boost/Sustain-Schubverhältnissen entkoppelt sind. Motor drive, in particular rocket motor drive, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the operative pressures during the boost and sustain phase are decoupled from the boost / sustain thrust ratios. Motorantrieb, insbesondere Raketenmotorantrieb, nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzündung der beiden Triebsätze entweder über voneinander getrennte Anzündsignale zu den Anzündern 9a und 9b oder über ein gemeinsames Anzündsignal, das beider Anzünder (9a und 9b) gleichzeitig initiiert, erfolgt. Motor drive, in particular rocket motor drive, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the ignition of the two drive trains either via separate ignition signals to the igniters 9a and 9b or via a common ignition signal that both igniters ( 9a and 9b ) is initiated simultaneously.
DE102015106822.2A 2015-04-30 2015-04-30 Motor drive with high boost / sustain thrust ratios Withdrawn DE102015106822A1 (en)

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